Трудные вопросы «тектоники литосферных плит»

Представим, что существует реальное перемещение глубинных масс, сдвигающих литосферу и земную кору со скоростями от миллиметров и почти до десятка сантиметров в год. Значит, скорость перемещения глубинного (ведущего) вещества не может быть меньше скорости подвижек масс «транспортируемых». В реальности разброс скоростей по данным геодезических измерений очень велик, но он вполне объясним. Минимальные горизонтальные перемещения могут быть следствием и разнонаправленного воздействия нескольких объёмов ведущих масс, и существования мощной хорошо выраженной астеносферы, уменьшающей тангенциальное взаимодействие, и других причин. Верхний предел скорости перемещений можно грубо оценить, заложив в основу физические принципы образования магнитного поля. Вихревое (магнитное) поле не существует без движения вещества и излучения (см. раздел 8). Зарождающийся мантийный тороид обладает максимальной энергией вихревого движения собственного вещества, одновременно взаимодействуя с ядерным тороидом. В первом приближении это взаимодействие допустимо считать причиной горизонтальных перемещений мантийного тороида. Перемещаясь, мантийные массы воздействуют на литосферу. Установлено, что западный дрейф Северо-Американского и Восточно-Сибирского фокусов магнитного поля составляет в среднем 0,12 град/год [Моисеенко, 1981]. Предположим, что указанные фокусы поля есть следствие уже «работающих» тороидальных мантийных структур. Приняв длину окружности земного шара на данной широте для простоты равной 20 000 км, получим 6666 м/год. Ничего фантастического в скорости 0,75 м/час нет. Правда, не представляя механизм перемещения, мы не можем судить, насколько реальна эта величина.

Максимальные скорости вертикальных перемещений земной коры обусловлены как суммой факторов (эндогенных и экзогенных), так и неравномерностью движений в длительно функционирующей динамической системе (начальным стадиям характерны бльшие ускорения). Гипотеза «тектоники литосферных плит» также основана на динамике, невозможной без горизонтальных и вертикальных движений. Считается, что океанический слой более плотных пород наращивается в областях раздвижения (спрединга), перемещается в горизонтальном направлении и поддвигается в пределах глубоких желобов под континентальные массы. Поддвигание (или поглощение океанической плиты) назвали «субдукцией». Уже из этой краткой информации ясно, что подразумевается перемещение именно океанической формирующейся литосферы в её целостном виде (рис. 14-1). Субгоризонтальная поверхность взаимодействия в этом случае существует только в пределах нижних частей континентальной литосферы. Однако давно отмечены неувязки, касающиеся и спрединга, и субдукции, образования океанов, базификации континентальной коры (утяжеления при накоплении основных и ультраосновных пород), или её наращивания за счёт океанической. Такие спорные положения, подчёркивали многие исследователи, и не только достаточно взвешенно оценивающие построения (В.В. Белоусов, Ю.А. Косыгин, Ю.М. Пущаровский, Г.Б. Удинцев, Ю.В. Шевалдин, и др.), но и сторонники ТЛП (Е.В. Артюшков, К. Оллиер, С. Уеда и др.). Перечислим главные из общих дискуссионных положений.

1. Постоянное раздвижение плит в одних районах и поддвигание в других недостаточно обоснованы. Нет чётких причинно-следственных связей между наличием разновозрастных изливающихся базальтов океанического дна в области срединно-океанических хребтов (увязанным со шкалой инверсий магнитного поля), и современным спредингом, якобы закономерно вытекающим из этого.

2. Отсутствует чёткость в определении движущих сил, ведущих и ведомых объёмов вещества и поверхности их взаимодействия. Неизвестно, что же всё-таки поддвигается: океаническая литосфера целиком, или какие-то глубинные толщи, перекрытые неким чехлом. Это выражается в частых «поисках» перемятых, скученных толщ горных пород, обязанных присутствовать в областях субдукции.

3. Нет достаточно логичных объяснений различий в характере извержений вулканов различных географических областей.

4. «Вопрос о том, как увязать плавление и высокие температуры с одновременным опусканием холодной плиты, уже давно терзает умы учёных» [Уеда, 1980].

В начале 60-х годов была подмечена характерная особенность распределения гипоцентров землетрясений по глубине. Она выражается в том, что в некоторых районах сопряжения океанических и континентальных плит очаг более глубинного землетрясения фиксируется больше смещённым по воображаемой наклонной плоскости под континент. Такие сейсмофокальные зоны (СФЗ) часто рассматриваются не иначе как области, в пределах которых и происходят поддвиги океанических плит под массы континентальные. При этом установлено, что до глубин 300 км обычно преобладают напряжения растяжения, а глубже – напряжения сжатия (иногда эта закономерность нарушается) [Оллиер, 1984]. Правда, многие геологи предпочитают объяснять такой характер распределения гипоцентров землетрясений существованием скалывающих напряжений при простых тангенциальных перемещениях масс.

Выделение литосферных плит, а также характеристика линейных областей (границ) их взаимодействия носит вероятностный характер. Уже то обстоятельство, что подобные мегаструктуры попадают в зависимость от воли интерпретатора, приводит к мысли о некоторой однобокости рассмотрения проблемы. В «тектонике литосферных плит» много неясностей с механизмом процесса. Современные значения динамических параметров следует очень осторожно экстраполировать на многие миллионы лет вглубь земной истории. По-видимому, больше пользы от динамической тектоники, в основе которой заложены особенности эволюции конвективных ячеек во времени с некоторым разнообразием вещественного состава их верхних частей и перекрывающих масс. Именно поэтому возникает так много вопросов-неувязок. Почему в результате спрединга в зоне срединно-океанического хребта (СОХа) Атлантики расхождение плит надёжно установлено только для участка, бльшая часть которого представлена разломом Рейкьянес с интенсивным современным вулканизмом? Почему зоны субдукции, выраженные Чилийским, Перуанским и Северо-Американским глубоководными желобами прекрасно обходятся без островных дуг, а Курило-Камчатская зона устроена так сложно? Окраинные – Охотское и Японское моря с корой промежуточного типа (блоки с материковой и океанической корой) в последнем случае плохо укладываются в схему тектоники плит. Как объяснить существование активных и пассивных окраин материков?

Есть и другие неувязки, в меньшей степени заметные на фоне кажущейся стройности гипотезы. Трудно объяснить деформации континентальных плит, вплоть до их тектономагматической активизации с внедрением интрузий основного состава (траппов), образованием рифтов, поднятием горных массивов. С позиций тектоники плит трудно понять одновременное образование впадин Атлантического и Индийского океанов, разделённых на почти симметричные части срединно-океаническими хребтами, от которых Африканская плита должна была двигаться в противоположных направлениях. Непонятно, как могли берега Атлантического океана, образованного в мезозое, обрезать палеоген-неогеновые («молодые») структуры альпийской Средиземноморской складчатой области [Курс общей геологии, 1976]?

Отмечаются случаи неадекватного отражения строения глубоководных желобов в физических полях и особенностях осадконакопления. Ю.В. Шевалдиным на Дальнем Востоке зафиксированы магнитные аномалии почти симметричного расположения, хотя никакого спрединга в области желобов не должно быть. Сахалинскими геологами (Б.И. Васильевым и др.) установлено, что по крутизне склонов и характеру осадконакопления (без скучивания и смятия) Курило-Камчатский жёлоб – типичная структура растяжения [Косыгин, 1988].

Вполне уверенно обычно делается вывод, что значительную роль при спрединге играют разломы и трещины, параллельные оси зоны, выполняемые субвертикальными телами (дайками) основного и ультраосновного состава. Это и служит прямым подтверждением деформаций растяжения. Как было показано в разделе 13, логично объяснить механизм симметричного поэтапного внедрения расплава не удаётся. К. Оллиер отмечает, что в строении Исландии за пределами зоны современного вулканизма весьма многочисленны такие разрывные нарушения, которые могут быть выполнены дайками. Правда, численные характеристики не приведены, хотя и отмечается, что образование подобных вертикальных тел лучше рассматривать не как внедрение, а как относительно пассивное заполнение образовавшихся разрывов. Лучший метод проверки построений – бурение для установления природы линейных магнитных аномалий не проводился. Вероятно, авторы гипотезы примерно знают, что их ждёт. «Магнитные измерения приборами, почти достигающими дна, показали – то, что с поверхности океана кажется полосами, на самом деле представляет собой многочисленные разобщённые овалы, соединить которые между собой можно самым различным образом. Поэтому правильная выдержанность полос аномалий может быть поставлена под сомнение. Далеко не всегда наблюдается и требуемая концепцией симметричность магнитных аномалий по обе стороны от оси хребта» [Белоусов, 1975]. В 1974 году ситуация характеризовалась так. «Все доводы в пользу раздвигания океанического дна в значительной мере основываются на предположении, что магнитные аномалии вдоль срединно-океанических хребтов обусловлены чередованием пород с противоположной полярностью, возраст которых точно соответствует магнитной хронологии инверсий поля. Однако пока ещё не получен и не исследован в лаборатории ни один образец этих пород» [Земля. Введение в общую геологию, 1974].